用C#读取Modbus温度传感器

传感器地址表

寄存器地址 类型 功能描述 数据格式 示例值
0x0000 (0)
Input Register (只读)
温度值,高精度(浮点型,双寄存器)
浮点数
25.2°C(IEEE格式)
0x0001 (1)
Input Register (只读)
湿度值(如果是温湿一体设备)
浮点数
60.1%
0x0100 (256)
Holding Register (可读写)
单位配置 (0=°C, 1=°F)
16 位整数
0(摄氏度)
0x0200 (512)
Coil (线圈,可读写)
报警启用标志
1 位布尔值
1(启用报警提示)
0x0300 (768)
Discrete Input (只读)
故障状态指示
1 位布尔值
0(无故障)

安装相关依赖

在C#项目中,需要一个库来实现Modbus通讯功能。推荐使用NModbus,它是一个流行且易用的开源库。

步骤:

  • 1.打开Visual Studio。
  • 2.使用NuGet Package Manager安装NModbus:
Install-Package NModbus

001

设置Modbus通讯

Modbus常见的两种通讯方式是串口(Modbus RTU)TCP(Modbus TCP/IP)。下面以Modbus TCP为例。

代码示例:

using System;
using System.Net.Sockets;
using NModbus;

classProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string ipAddress = "192.168.1.100"; // 替换为传感器IP
        int port = 502; // 默认的Modbus TCP端口

        try
        {
            // 建立TCP连接
            using (var tcpClient = new TcpClient(ipAddress, port))
            {
                var factory = new ModbusFactory();
                var master = factory.CreateMaster(tcpClient);

                // 读取温度值(寄存器0地址)
                ushort startAddress = 0; // 温度地址
                ushort[] registers = master.ReadInputRegisters(1, startAddress, 2);

                // 将寄存器数据转换为浮点型
                float temperature = ConvertToFloat(registers[0], registers[1]);
                Console.WriteLine($"当前温度: {temperature} °C");
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"错误: {ex.Message}");
        }
    }

    // 双寄存器转浮点数
    static float ConvertToFloat(ushort high, ushort low)
    {
        byte[] data = newbyte[4];
        Buffer.BlockCopy(BitConverter.GetBytes(low), 0, data, 0, 2);
        Buffer.BlockCopy(BitConverter.GetBytes(high), 0, data, 2, 2);
        return BitConverter.ToSingle(data, 0);
    }
}

解析Modbus地址与数据

  • 1.Modbus寄存器:
    温度传感器通常储存在输入寄存器(Input Register)或保持寄存器(Holding Register)。实际使用前,需要查阅设备文档确认其寄存器地址。
  • 2.数据转换:
    常见的温度数据格式包括整型或浮点型,需要在获取后根据传感器需求做相应处理。

调试注意事项

  • 1.确保网络或串口连接正常,并确认IP地址和端口匹配实际设备。
  • 2.校对寄存器地址,如果数据异常需检查设备手册。
  • 3.检查协议类型,确定使用Modbus TCP还是RTU协议。

常见错误处理:

  • 连接超时: 确认防火墙是否拦截。
  • 数据不正确: 检查是否需要字节顺序(Byte Order)调整。

 

 

Java怎么做一个Modbus服务

ModbusTCP 是一种客户端/服务器模式的通信协议。服务器负责监听端口,等待客户端发起请求,并依据请求返回数据或执行操作。例如,读取传感器数据、写入控制命令等,是 ModbusTCP 服务器的常见应用场景。

Java 语言因其跨平台性和丰富的类库,成为构建 ModbusTCP 服务器的一种高效选择。借助第三方库如 JamodModbus4J,我们可以快速实现协议的解析与响应。

1.添加依赖

选择一个成熟的 Modbus 库,例如 Modbus4J,将其引入项目。以下是 Maven 配置:

<dependency>
  <groupId>com.ghgande</groupId>
  <artifactId>modbus4j</artifactId>
  <version>3.0.7</version>
</dependency>

2.编写代码

下面是一段简单的 ModbusTCP 服务器实现代码:

import com.serotonin.modbus4j.base.ModbusUtils;
import com.serotonin.modbus4j.ip.tcp.TcpSlave;
import com.serotonin.modbus4j.processimage.BasicProcessImage;

publicclass ModbusTCPServer {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建服务器实例
            TcpSlave server = new TcpSlave(false);
            server.setPort(502);

            // 构建模拟设备数据
            BasicProcessImage spi = new BasicProcessImage(1);
            spi.setHoldingRegister(0, 12345); // 模拟寄存器数据
            server.addProcessImage(spi);

            // 启动服务
            server.start();
            System.out.println("ModbusTCP 服务器已启动,监听端口 502");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.运行程序并测试

运行后,使用 Modbus Poll 或其他客户端工具测试通信功能,可验证读取寄存器数据的正确性。

001

测试结果如下:

Request: Read Holding Registers
Response: [12345]

Java 实现 ModbusTCP 服务器非常简单,通过像 Modbus4J 这样的第三方库,无需深入底层协议解析,即可快速构建稳定可靠的工业通信服务器。同时,你可以根据具体需求扩展功能,例如加入多线程处理、日志记录等。

Spring Boot 启动参数指定其它目录配置文件

在现代微服务架构中,Spring Boot 作为热门的开发框架,以其简化配置和强大的约定优于配置的特性,受到了开发者的广泛青睐。然而,在实际开发中,常常需要根据不同的环境(如开发环境、测试环境、生产环境等)使用不同的配置文件。这时,Spring Boot 允许我们通过启动参数来指定其它目录的配置文件,从而灵活地管理这些配置。

Spring Boot 配置文件概述

Spring Boot 默认情况下,会从 src/main/resources 目录读取配置文件(如 application.properties 或 application.yml)。但是当项目部署在不同环境中时,往往需要根据需求使用其它目录下的配置文件。Spring Boot 提供了两种常用的方式来实现这一点。

方法一:通过 --spring.config.location 参数

我们可以在启动 Spring Boot 应用程序时,通过 --spring.config.location 参数来指定配置文件的位置。例如:

java -jar myapp.jar --spring.config.location=/path/to/config/

在上面的命令中,/path/to/config/ 是包含配置文件的目录。此时,Spring Boot 会在指定目录下查找 application.properties 或 application.yml 文件。

方法二:通过 SPRING_CONFIG_LOCATION 环境变量

除了启动参数外,Spring Boot 还允许通过环境变量来设置配置文件位置。我们可以在启动应用之前设置一个环境变量:

export SPRING_CONFIG_LOCATION=/path/to/config/
java -jar myapp.jar

同样,Spring Boot 会在指定的路径下查找配置文件。

代码示例

以下是一个简单的 Spring Boot 应用程序例子,其中演示了如何通过启动参数指定不同的配置文件目录。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args);
    }
}

在 resources 目录下,我们有一个 application.properties 配置文件。假设我们的目标是使用一个位于 /etc/myapp-config/ 目录下的配置文件,我们可以这样启动我们的应用:

java -jar myapp.jar --spring.config.location=file:/etc/myapp-config/

如果配置文件存在于该目录下,Spring Boot 将会使用它加载配置。

流程图

下面的流程图展示了 Spring Boot 通过启动参数加载配置文件的过程:

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有 `spring.config.location`没有 `spring.config.location`启动 Spring Boot 应用检查启动参数加载指定目录的配置文件加载默认配置文件成功启动应用

关系图

在项目使用中,应用程序配置文件和配置项之间的关系可以表示如下:

002

总结

通过以上两种方式,我们可以灵活地指定不同目录下的配置文件。无论是在开发、测试还是生产环境中,都能确保程序正常运行,并使用合适的配置。合理地运用 Spring Boot 的这些功能,可以大大增强应用的可维护性和适应性。

Kubernetes

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,方便进行声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统,其服务、支持和工具的使用范围广泛。

此页面是 Kubernetes 的概述。

Kubernetes 这个名字源于希腊语,意为“舵手”或“飞行员”。K8s 这个缩写是因为 K 和 s 之间有 8 个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在 Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上, 结合了社区中最优秀的想法和实践。

为什么需要 Kubernetes,它能做什么?

容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中, 你需要管理运行着应用程序的容器,并确保服务不会下线。 例如,如果一个容器发生故障,则你需要启动另一个容器。 如果此行为交由给系统处理,是不是会更容易一些?

这就是 Kubernetes 要来做的事情! Kubernetes 为你提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。 Kubernetes 会满足你的扩展要求、故障转移你的应用、提供部署模式等。 例如,Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary (金丝雀) 部署。

Kubernetes 为你提供:

  • 服务发现和负载均衡

    Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址来暴露容器。 如果进入容器的流量很大, Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。

  • 存储编排

    Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。

  • 自动部署和回滚

    你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态, 它可以以受控的速率将实际状态更改为期望状态。 例如,你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器, 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

  • 自动完成装箱计算

    你为 Kubernetes 提供许多节点组成的集群,在这个集群上运行容器化的任务。 你告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU 和内存 (RAM)。 Kubernetes 可以将这些容器按实际情况调度到你的节点上,以最佳方式利用你的资源。

  • 自我修复

    Kubernetes 将重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器, 并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

  • 密钥与配置管理

    Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 SSH 密钥。 你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。

  • 批处理执行 除了服务外,Kubernetes 还可以管理你的批处理和 CI(持续集成)工作负载,如有需要,可以替换失败的容器。
  • 水平扩缩 使用简单的命令、用户界面或根据 CPU 使用率自动对你的应用进行扩缩。
  • IPv4/IPv6 双栈 为 Pod(容器组)和 Service(服务)分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • 为可扩展性设计 在不改变上游源代码的情况下为你的 Kubernetes 集群添加功能。

Kubernetes 不是什么

Kubernetes 不是传统的、包罗万象的 PaaS(平台即服务)系统。 由于 Kubernetes 是在容器级别运行,而非在硬件级别,它提供了 PaaS 产品共有的一些普遍适用的功能, 例如部署、扩展、负载均衡,允许用户集成他们的日志记录、监控和警报方案。 但是,Kubernetes 不是单体式(monolithic)系统,那些默认解决方案都是可选、可插拔的。 Kubernetes 为构建开发人员平台提供了基础,但是在重要的地方保留了用户选择权,能有更高的灵活性。

Kubernetes:

  • 不限制支持的应用程序类型。 Kubernetes 旨在支持极其多种多样的工作负载,包括无状态、有状态和数据处理工作负载。 如果应用程序可以在容器中运行,那么它应该可以在 Kubernetes 上很好地运行。
  • 不部署源代码,也不构建你的应用程序。 持续集成(CI)、交付和部署(CI/CD)工作流取决于组织的文化和偏好以及技术要求。
  • 不提供应用程序级别的服务作为内置服务,例如中间件(例如消息中间件)、 数据处理框架(例如 Spark)、数据库(例如 MySQL)、缓存、集群存储系统 (例如 Ceph)。这样的组件可以在 Kubernetes 上运行,并且/或者可以由运行在 Kubernetes 上的应用程序通过可移植机制(例如开放服务代理)来访问。
  • 不是日志记录、监视或警报的解决方案。 它集成了一些功能作为概念证明,并提供了收集和导出指标的机制。
  • 不提供也不要求配置用的语言、系统(例如 jsonnet),它提供了声明性 API, 该声明性 API 可以由任意形式的声明性规范所构成。
  • 不提供也不采用任何全面的机器配置、维护、管理或自我修复系统。
  • 此外,Kubernetes 不仅仅是一个编排系统,实际上它消除了编排的需要。 编排的技术定义是执行已定义的工作流程:首先执行 A,然后执行 B,再执行 C。 而 Kubernetes 包含了一组独立可组合的控制过程,可以持续地将当前状态驱动到所提供的预期状态。 你不需要在乎如何从 A 移动到 C,也不需要集中控制,这使得系统更易于使用且功能更强大、 系统更健壮,更为弹性和可扩展。

Kubernetes 的历史背景

让我们回顾一下为何 Kubernetes 能够裨益四方。

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传统部署时代:

早期,各个组织是在物理服务器上运行应用程序。 由于无法限制在物理服务器中运行的应用程序资源使用,因此会导致资源分配问题。 例如,如果在同一台物理服务器上运行多个应用程序, 则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况,而导致其他应用程序的性能下降。 一种解决方案是将每个应用程序都运行在不同的物理服务器上, 但是当某个应用程序资源利用率不高时,剩余资源无法被分配给其他应用程序, 而且维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代:

因此,虚拟化技术被引入了。虚拟化技术允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多台虚拟机(VM)。 虚拟化能使应用程序在不同 VM 之间被彼此隔离,且能提供一定程度的安全性, 因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序随意访问。

虚拟化技术能够更好地利用物理服务器的资源,并且因为可轻松地添加或更新应用程序, 而因此可以具有更高的可扩缩性,以及降低硬件成本等等的好处。 通过虚拟化,你可以将一组物理资源呈现为可丢弃的虚拟机集群。

每个 VM 是一台完整的计算机,在虚拟化硬件之上运行所有组件,包括其自己的操作系统。

容器部署时代:

容器类似于 VM,但是更宽松的隔离特性,使容器之间可以共享操作系统(OS)。 因此,容器比起 VM 被认为是更轻量级的。且与 VM 类似,每个容器都具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。 由于它们与基础架构分离,因此可以跨云和 OS 发行版本进行移植。

容器因具有许多优势而变得流行起来,例如:

  • 敏捷应用程序的创建和部署:与使用 VM 镜像相比,提高了容器镜像创建的简便性和效率。
  • 持续开发、集成和部署:通过快速简单的回滚(由于镜像不可变性), 提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
  • 关注开发与运维的分离:在构建、发布时创建应用程序容器镜像,而不是在部署时, 从而将应用程序与基础架构分离。
  • 可观察性:不仅可以显示 OS 级别的信息和指标,还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
  • 跨开发、测试和生产的环境一致性:在笔记本计算机上也可以和在云中运行一样的应用程序。
  • 跨云和操作系统发行版本的可移植性:可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理:提高抽象级别,从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
  • 松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务:应用程序被分解成较小的独立部分, 并且可以动态部署和管理 – 而不是在一台大型单机上整体运行。
  • 资源隔离:可预测的应用程序性能。
  • 资源利用:高效率和高密度。

更多请参考:https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/

IDEA 开启Run Dashboard

IDEA 工程路径:工程目录\.idea\workspace.xml添加如下:

<component name="RunDashboard">
    <option name="configurationTypes">
        <set>
            <option value="SpringBootApplicationConfigurationType"/>
        </set>
    </option>
   
</component>

不需要重启IDEA也会生效,方便启动服务及查看日志。

 

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